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EP1307368B1 - Stabilisierungseinrichtung für kraftfahrzeuge mit druckluftbetriebenen bremseinrichtungen - Google Patents

Stabilisierungseinrichtung für kraftfahrzeuge mit druckluftbetriebenen bremseinrichtungen Download PDF

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Publication number
EP1307368B1
EP1307368B1 EP01969553A EP01969553A EP1307368B1 EP 1307368 B1 EP1307368 B1 EP 1307368B1 EP 01969553 A EP01969553 A EP 01969553A EP 01969553 A EP01969553 A EP 01969553A EP 1307368 B1 EP1307368 B1 EP 1307368B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
pressure
brake
compressed air
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01969553A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1307368A1 (de
Inventor
Andreas Ziegler
Stefan Hummel
Dieter Wörner
Frank Schwab
Michael Herges
Falk Hecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP1307368A1 publication Critical patent/EP1307368A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1307368B1 publication Critical patent/EP1307368B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17554—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve specially adapted for enhancing stability around the vehicles longitudinal axle, i.e. roll-over prevention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
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    • B60T8/4809—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems
    • B60T8/4818—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in pneumatic brake systems
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    • B60T2230/03—Overturn, rollover
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/30—ESP control system
    • B60T2270/313—ESP control system with less than three sensors (yaw rate, steering angle, lateral acceleration)

Definitions

  • the invention relates to a stabilization device for motor vehicles with compressed air-operated braking devices.
  • ESP electronic stabilization program
  • EBS electronic brake system
  • the vehicle is stabilized in critical situations by automatic wheel-selective braking interventions and by engine interventions.
  • car ESP passenger car
  • the vehicle is e.g. stabilized at the beginning of skidding by automatic wheel-selective braking interventions as well as by engine interventions.
  • ESP stabilizes the vehicle by means of wheel-selective braking interventions and by means of engine interventions, so that the movement - within the physical possibilities - corresponds to the driver's request.
  • ABS anti-lock braking system
  • the deceleration of a desired individual wheel of the vehicle is easily possible in an EBS system due to its structure.
  • the ESP for commercial vehicles represents a further development of the passenger car ESP to cover the two additional degrees of freedom buckling and overturning. It is based on the Electronic Brake System EBS, which extends through the ESP Sesnoren (steering wheel angle, yaw rate and lateral acceleration) becomes. In this case, to stabilize the vehicle combination on a low coefficient of friction (DSP function), for example, oversteer in addition to the outside front wheel of the entire trailer braked. This is also possible with the trailer control module on conventional semitrailers (ie only equipped with ABS).
  • EBS Electronic Brake System
  • DE 198 13 783 A1 shows a braking system for a vehicle which achieves a driving stabilization with relatively few actuators and with a complicated control system.
  • EP 0 482 374 A1 shows an electro-pneumatic brake system in which signals of a steering wheel torque sensor are used to improve vehicle stabilization.
  • DE 196 40 141 A1 shows a motor vehicle with a compressed-air-operated brake system, in which brake cylinders are provided with ABS pressure control valves.
  • the ABS pressure control valve are connected to a shuttle valve, which is connected on the one hand via an actuated by the driver of the vehicle brake valve and on the other hand upper an electrically actuated shut-off valve with a compressed air reservoir.
  • a controller detects instability, the brake cylinders are pressurized by the shut-off valves to generate, increase, or decrease brake forces on vehicle wheels.
  • influence on the cornering force of the vehicle wheels is taken and there are generated moments about the vertical axis of the vehicle, which should stabilize its movement. Nevertheless, it comes with such equipped vehicles in operation even dangerous situations when operated with a trailer or semi-trailer.
  • the invention has for its object to provide an improved motor vehicle.
  • An ASR valve provides in particular the following functionality. It switches on the electrical pressure at the input of the valve at its output. When the control is switched off, the pressure at the outlet is reduced or vented.
  • An ABS pressure control valve provides in particular the following functionality. It has two solenoid valves, one of which separates the pressure at the input from the output when activated. The other solenoid valve vents the output when activated. Thus, a consumer connected to the output can be selectively and accurately pressurized. The magnets can also be driven in pulsed mode.
  • An idea on which the invention is based takes into account the requirements according to the object insofar as the components of a motor vehicle existing ABS and / or ASR system are used so that an ESP function is achieved. For this purpose, additional components may be provided.
  • At least one additional valve may be provided which, bypassing the brake valve actuated by the driver, applies the reservoir pressure of the vehicle to the wheel valves of the individual brake cylinders.
  • the respective pressure for the brake cylinders is then appropriately controlled. If it promotes the stability of the vehicle, if one particular wheel is to be braked on one side while the other wheel of the axle is to rotate, this is accomplished by shutting off pressure on one side and on the other side from the front Radventil a certain pressure is controlled.
  • ABS systems include such wheel valves, but an additional valve that can drive past the driver to a brake pressure is absent in the ABS system.
  • each wheel of the train machine and the trailer to brake individually and independently.
  • ABS and / or ASR components are used to keep costs as low as possible.
  • the invention can be used in a simple way in tractors and trailers. This will provide an ESP for automotive air-powered brake systems with nearly the same control capabilities as electromechanical ESP systems. If, in addition, the motor control is acted upon, a simple and good stabilization can be achieved in many emergency situations.
  • Figure 1 shows the embodiment of the invention according to a first pneumatic concept.
  • the two pressure sensors 18, 19 In normal operation without ESP intervention, the two pressure sensors 18, 19 must always display substantially the same value. This serves to check the function of the pressure sensors.
  • each individual wheel can be individually braked via the ASR valves and the pressure control valves (similar to the ASR), even if the driver does not operate the brake valve 8. The same goes for the trailer.
  • the procedure is as follows. First, the ASR valve 13 is actuated, so that the pressure control valve 17 is supplied with compressed air from the supply. This will make the TP valve 16 for the Trailer activated, so that the wheels of the trailer are braked. In this braking function, the pressure built up towards the trailer is measured via the second pressure sensor 19 and readjusted according to a preset value. If during an ESP intervention the driver brakes, so this is detected by the first pressure sensor 18 and measured by the driver requested brake pressure.
  • This measured brake or demand pressure is taken into account in the braking of the trailer by means of the pressure control valve 17 so that the brake pressure is added to the pressure required according to the ESP intervention and passed on to the trailer. Without momentary ESP intervention the Druckeinhneung takes place in a driver's braking in a conventional manner by the shuttle valve 15.
  • the shuttle valve 15 switches to the principle of a maximum selection between the "ESP pressure" and the request pressure back and forth.
  • the procedure is as follows. First, the ASR valve 12 is actuated, so that the two pressure control valves 6 are acted upon at the front axle with compressed air from the stock. In this case, the pressure control valve 6 is controlled for the right wheel of the front axle so that this can rotate. The pressure control valve 6 for the left wheel of the front axle is driven so that it is braked. For this purpose, a pressure in the brake cylinder 7 is controlled by the respective pressure control valve by varying the number of pulses and length of the compressed air surges of his inlet magnet not shown here.
  • a pressure estimation algorithm of the ABS is used, so that a desired braking can take place without the pressure in the connecting line between the pressure control valve 6 and the brake cylinder 7 must be measured. If during an ESP intervention the driver brakes, so this is detected by the first pressure sensor 18 and measured by the driver requested brake pressure. This measured brake or request pressure is taken into account in the braking of the wheels of the front axle 3 by means of the pressure control valves 6 so that the brake pressure is added to the pressure required according to the ESP intervention and passed on to the relevant brake cylinder (here on the left brake cylinder) , Without current ESP intervention (here on the right Brake cylinder), the pressure is controlled only according to the brake pressure. Without any ESP intervention the Druckein waiveung takes place in a driver's braking in a conventional manner by the shuttle valve 14. The shuttle valve 14 switches to the principle of a maximum selection between the "ESP pressure" and the request pressure back and forth.
  • the procedure is as follows. First, the ASR valve 9 is actuated, so that the two pressure control valves 6 are acted upon at the rear axles via the relay valve 11 with compressed air from the supply. Thereafter, the pressure control valve 6 is driven for the right wheels of the rear axles so that they can rotate. The pressure control valve 6 for the left wheels of the rear axles is driven so that they are braked. If during an ESP intervention the driver brakes, so this is detected by the first pressure sensor 18 and measured by the driver requested brake pressure.
  • This measured braking or request pressure is taken into account in the braking of the wheels of the rear axles 4, 5 by means of the pressure control valves 6 so that the brake pressure is added to the pressure required according to the ESP intervention and passed on to the relevant brake cylinder (here on the left brake cylinder). Without ESP intervention (here on the right brake cylinder), the pressure is only applied according to the brake pressure.
  • Figure 2 shows the inventive design according to a second pneumatic concept.
  • FIG. 2 essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 has no ASR valve 13.
  • each individual wheel can be individually braked via the ASR valves 9, 12 and the pressure control valves 6, 17 (similar to the ASR).
  • the trailer is driven via the ASR valve one of the two axes (preferably via the ASR valve 9 of the rear axle) and the additional pressure control valve 17 with. If the driver brakes during an ESP intervention, this is detected via the pressure sensor 18 and the requested pressure is adjusted by means of the pressure control valves 6, 17. Without ESP intervention the Druckein horrung takes place in a driver's braking in a conventional manner by the shuttle valves 14, 15 (maximum selection).
  • FIG. 3 shows the embodiment according to the invention in accordance with a third pneumatic concept.
  • FIG. 3 essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 has no ASR valve 12.
  • each individual wheel via the ASR valve 9 and the pressure control valves 6, 17 are individually braked.
  • the trailer and the front axle are controlled via the existing ASR valve 9 of the rear axle (and the trailer, the additional pressure control valve 17). If the driver brakes during an ESP intervention, this is detected via the pressure sensor 18 and the requested pressure is adjusted by means of the pressure control valves 6, 17. Without ESP intervention the Druckein horrung takes place in a driver's braking in a conventional manner by the shuttle valves 14, 15 (maximum selection).
  • the steering angle sensor 10 to be installed consuming in the individual case can also be omitted.
  • the missing steering angle sensor does not have such a big impact on the anti-tipping function.
  • anti-buckling stabilization actions can continue to be performed by more closely incorporating the slip angle or float velocity of the towing vehicle into the control. In this concept, there is no danger - as in the case of a pure ROP function - that in the event of an ROP brake intervention, the vehicle would buckle due to this intervention and the situation could therefore be worsened with ROP, because the buckling is prevented by corresponding stabilization interventions.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit druckluftbetriebenen Bremseinrichtungen.
  • Zur Stabilisierung von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) in Verbindung mit einem elektronischen Bremssystem EBS zu verwenden. Bei einem solchen ESP wird das Fahrzeug in kritischen Situationen durch automatische radselektive Bremseingriffe sowie durch Motoreingriffe stabilisiert. Beim Pkw-ESP (Pkw = Personenkraftwagen) wird das Fahrzeug z.B. bei beginnendem Schleudern durch automatische radselektive Bremseingriffe sowie durch Motoreingriffe stabilisiert. Bei beginnender Instabilität des Fahrzeugs stimmt die gemessene Fahrzeugbewegung nicht mehr mit der durch den Fahrer am Lenkrad vorgegebenen (gewünschten) Fahrzeugbewegung überein. In dieser Situation stabilisiert ESP mittels radselektiver Bremseingriffe und mittels Motoreingriffe das Fahrzeug, so daß die Bewegung - innerhalb der physikalischen Möglichkeiten - dem Fahrerwunsch entspricht. So wird z.B. beim Übersteuern hauptsächlich das kurvenäußere Vorderrad und beim Untersteuem das kurveninnere Hinterrad gebremst. Hierzu werden neben der ABS-Sensorik (Drehzahlfühler an jedem Rad) noch Sensoren für den Lenkradwinkel (Fahrerwunsch) sowie für die Gierrate und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs (Ist-Bewegung) verwendet (ABS = Antiblockiersystem). Um auch bei einer Fahrerbremsung das Fahrzeug stabilisieren zu können, wird außerdem eine Information über für den Bremswunsch des fahrers benötigt.
  • Die Abbremsung eines gewünschten einzelnen Rades des Fahrzeugs ist bei einem EBS-System aufgrund dessen Struktur problemlos möglich.
  • Das ESP für Nkw (Nkw = Nutzkraftwagen, z.Zt. für Sattelzüge) stellt eine Weiterentwicklung des Pkw-ESP dar, um die zwei zusätzlichen Freiheitsgrade Einknicken und Umkippen abzudecken. Es basiert auf dem Elektronischen Bremssystem EBS, das durch die ESP-Sesnoren (Lenkradwinkel, Gierrate und Querbeschleunigung) erweitert wird. Dabei wird zur Stabilisierung der Fahrzeugkombination auf niedrigem Reibwert (DSP-Funktion) z.B. beim Übersteuern zusätzlich zum kurvenäußeren Vorderrad der gesamte Auflieger gebremst. Dies ist durch das Anhängersteuermodul auch bei konventionellen Aufliegern (d.h. nur mit ABS ausgerüstet) möglich. Auf mittlerem und hohem Reibwert neigt ein Nutzfahrzeug eher zum Kippen als zum Schleudern, weshalb in diesem Fall die sogenannte ROP-Funktion greift (ROP = Rott-over-Protection, Überschlagschutz). Dabei wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei drohendem Umkippen durch Motor- und Bremseingriffe soweit verringert, das die Kippgefahr deutlich reduziert wird.
  • Die DE 198 13 783 A1 zeigt ein Bremssystem für ein Fahrzeug, das mit relativ wenigen Aktuatoren und mit einem komplizierten Steuerungssystem eine Fahrstabilisierung erreicht.
  • Die EP 0 482 374 A1 zeigt eine elektro-pneumatische Bremsanlage, bei der zur Verbesserung der Fahrzeugstabilisierung Signale eines Lenkradmomentsensors herangezogen werden.
  • Die DE 196 40 141 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem druckluftbetriebenen Bremssystem, bei dem Bremszylinder mit ABS-Drucksteuerventilen vorgesehen sind. Die ABS-Drucksteuerventil sind dabei an ein Wechselventil angeschlossen, das einerseits über ein vom Fahrer des Fahrzeugs betätigtes Bremsventil und andererseits Ober ein elektrisch betätigbares Absperrventil mit einem Druckluftvorrat verbindbar ist. Wenn eine Steuereinrichtung eine Instabilität detektiert, dann werden die Bremszylinder mittels der Absperrventile mit Druckluft beaufschlagt, um an Fahrzeugrädern Bremskräfte zu erzeugen, zu erhöhen oder zu vermindern. Dadurch wird Einfluß auf die Seitenführungskraft der Fahrzeugräder genommen und es werden Momente um die Hochachse des Fahrzeugs erzeugt, die dessen Bewegung stabilisieren sollen. Trotzdem kommt es mit derart ausgerüsteten Fahrzeugen im Betrieb noch zu gefährlichen Situationen, wenn diese mit einem Anhänger oder Auflieger betrieben werden.
  • Bei den bekannten Vorrichtungen ist von Nachteil, daß hohe Kosten für das Vorsehen der entsprechenden Aktuatoren entstehen. Außerdem sind die bekannten Vorrichtungen kompliziert aufgebaut. Trotzdem verlangt insbesondere der US-Markt nach Stabilisierungssystemen wie ESP oder ROP.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kraftfahrzeug bereitzustellen.
  • Ein ASR-Ventil stellt dabei insbesondere die folgende Funktionalität bereit. Es schaltet bei elektrischer Ansteuerung den Druck am Eingang des Ventils an dessen Ausgang durch. Beim Ausschalten der Ansteuerung wird der Druck am Ausgang abgebaut bzw. und entlüftet.
  • Ein ABS-Drucksteuerventil stellt dabei insbesondere die folgende Funktionalität bereit. Es weist zwei Magnetventile auf, von denen eines bei Ansteuerung den Druck am Eingang vom Ausgang trennt. Das andere Magnetventil entlüftet bei Ansteuerung den Ausgang. Damit läßt sich ein am Ausgang angeschlossener Verbraucher selektiv und genau mit Druck beaufschlagen. Die Magnete können auch gepulst betrieben angesteuert werden.
  • Ein der Erfindung zugrundeliegender Gedanke trägt den Anforderungen gemäß der Aufgabe insofern Rechnung, als die Komponenten eines an einem Kraftfahrzeug vorhandenen ABS- und/oder ASR-Systems so genutzt werden, daß damit eine ESP-Funktion erreicht wird. Hierfür können zusätzliche Komponenten vorgesehen sein.
  • So kann wenigstens ein zusätzliches Ventil vorgesehen sein, das unter Umgehung des vom Fahrer betätigten Bremsventils den Vorratsdruck des Fahrzeugs an den Radventilen der einzelnen Bremszylinder anlegt. Mit den an jedem Rad vorgesehe- : nen ABS-Ventilen, die jetzt praktisch den Druck nur vermindern können, wird der jeweilige Druck für die Bremzylinder dann geeignet angesteuert. Wenn es die Stabilität des Fahrzeugs fördert, wenn ein bestimmtes Rad einseitig angebremst sein soll, während sich das andere Rad der Achse drehen soll, wird dies dadurch bewirkt, daß auf der einen Seite der Druck abgesperrt wird und daß auf der anderen Seite vor dem betreffenden Radventil ein bestimmter Druck angesteuert wird.
  • ABS-Systeme umfassen solche Radventile, aber ein zusätzliches Ventil, das am Fahrer vorbei einen Bremsdruck ansteuern kann, ist beim ABS-System nicht vorhanden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stabilitätsprogramm wird so die Möglichkeit bereitgestellt, vorzugsweise jedes Rad der Zug maschine sowie des Anhängers einzeln und unabhängig zu bremsen.
  • Um die vorhandenen ABS/ASR-Systeme für ESP tauglich zu machen, werden im folgenden mehrere Konzepte bzw. Ausführungsbeispiele vorgestellt. Allen gemeinsam ist, daß ABS- und/oder ASR-Komponenten verwendet werden, um die Kosten so gering wie möglich zu halten.
  • Die Erfindung läßt sich auf einfache Weise bei Zugmaschinen und Anhängern einsetzen. Dadurch wird ein ESP für Kfz mit druckluftbetriebenen Bremssystemen bereitgestellt, das nahezu die selben Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten aufweist, wie elektromechanische ESP-Systeme. Wenn zusätzlich noch auf die Motorsteuerung eingewirkt wird, kann so eine einfache und gute Stabilisierung bei vielen Notsituationen erreicht werden.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
    • Figur 1
    zeigt einen systematischen Schaltplan eines ersten Kraftfahrzeugs,
    Figur 2
    zeigt einen systematischen Schaltplan eines zweiten Kraftfahrzeugs und
    Figur 3
    zeigt einen systematischen Schaltplan eines dritten Kraftfahrzeugs.
  • Die Ausführungsbeispiele zeigen die jeweilige pneumatische Anlage und die betreffende Sensorik. Ausgangspunkt für alle Ausführungsbeispiele ist ein (mindestens) 4-kanaliges ABS System mit ASR Brems- und Motoreingriff mit den folgenden Komponenten:
    • ein Zentralsteuergerät 1 mit CAN-Anschluß (o.ä. Schnittstelle zum Motor)
    ATC= Automatic Traction Control
    ECU = Electronic Control Unit
    Der Gesamtcluster muß ASR-, ABS- und ESP-Funktionen bereitstellen und kann aus mehreren Steuergeräten bestehen,
    • vier Drehzahlfühler 2 (= SS) für die Räder des Kraftfahrzeugs (je ein Drehzahlfühler 2 für die Räder der Vorderachse 3, je ein Drehzahlfühler 2 für die Räder der vorderen Hinterachse 4; kein Drehzahlfühler für die Räder der hinteren Hinterachse 5),
    • vier Drucksteuerventile 6 für die Radbremszylinder 7 (je ein Drucksteuerventil 6 für die Radbremszylinder 7 der Vorderachse 3, je ein Drucksteuerventil 6 für zwei auf der selben Fahrzeugseite gelegene Radbremszylinder 7 der vorderen Hinterachse 4 und der hinteren Hinterachse 5). Die Drucksteuerventile 6 sind als ABS-Ventile ausgebildet, die selektiv entlüftbar sind, so daß ein an sich gebremstes Rad wieder freigebbar ist,
    • ein Bremsventil 8 zur Betätigung durch den Fahrer des KFZ
    • eine Druckluftversorgung, die an den mit einem fetten Pfeil gezeigten Stellen zur Verfügung steht
    • ein ASR-Ventil 9, das auf bekannte Weise im Zusammenhang mit den Drucksteuerventilen 6 die Antischlupfregelung ASR bereitstellt
    • ein Relay-Valve 11, bei dem eine kleine Steuermenge vom ASR-Ventil 9 eine große Arbeitsmenge aus dem "Vorrat" steuert
    • ein bekanntes Trailer-Protection-(TP)-Valve 16
  • Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß einem ersten Pneumatik-Konzept.
  • Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten werden
    • ein ASR-Ventil 12 für die Vorderachsansteuerung,
    • ein ASR-Ventil 13 für die Hängeransteuerung,
    • ein Wechselventil 14 für die Vorderachsansteuerung,
    • ein Wechselventil 15 für die Hängeransteuerung
    • ein Lenkwinkelsensor 10,
    • ein Drucksteuerventil 17 zur Ansteuerung des Anhängers
    • ein erster Drucksensor 18 am Bremsventil 8 und
    • ein zweiter Drucksensor 19 zwischen Wechselventil 15 und TP-Valve 16 vorgesehen.
  • Bei Normalbetrieb ohne ESP-Eingriff müssen die beiden Drucksensoren 18, 19 stets im wesentlichen denselben Wert anzeigen. Dies dient zur Funktionskontrolle der Drucksensoren.
  • Mit dieser Anordnung kann jedes einzelne Rad über die ASR-Ventile und die Drucksteuerventile (ähnlich wie beim ASR) individuell gebremst werden, und zwar auch dann, wenn der Fahrer nicht das Bremsventil 8 betätigt. Das gleiche gilt für den Anhänger.
  • Wenn das erfindungsgemäße Stabilitätssystem vorsieht, daß der Anhänger bremst, ohne daß hierbei das Bremsventil 8 betätigt wird, wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst wird das ASR-Ventil 13 betätigt, so daß das Drucksteuerventil 17 mit Druckluft aus dem Vorrat beaufschlagt wird. Dadurch wird das TP-Valve 16 für den Anhänger angesteuert, so daß die Räder des Anhängers abgebremst werden. Bei dieser Bremsfunktion wird über den zweiten Drucksensor 19 der zum Anhänger hin aufgebaute Druck gemessen und gemäße einem Vorgabewert nachgeregelt. Wenn während eines ESP-Eingriffs der Fahrer bremst, so wird dies über den ersten Drucksensor 18 erfaßt und der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck gemessen. Dieser gemessene Brems- oder Anforderungsdruck wird bei der Bremsung des Anhängers mit Hilfe des Drucksteuerventils 17 so berücksichtigt, daß der Bremsdruck zu dem gemäß dem ESP-Eingriff erforderlichen Druck hinzuaddiert und an den Anhänger weitergegeben wird. Ohne momentanen ESP-Eingriff erfolgt die Druckeinsteuerung bei einer Fahrerbremsung auf konventionelle Art durch das Wechselventil 15. Das Wechselventil 15 schaltet nach dem Prinzip einer Maximumauswahl zwischen dem "ESP-Druck" und dem Anforderungsdruck hin- und her.
  • Wenn das erfindungsgemäße Stabilitätssystem vorsieht, das linke Vorderrad zu bremsen, ohne daß hierbei das Bremsventil 8 betätigt wird, wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst wird das ASR-Ventil 12 betätigt, so daß die beiden Drucksteuerventile 6 an der Vorderachse mit Druckluft aus dem Vorrat beaufschlagt werden. Dabei wird das Drucksteuerventil 6 für das rechte Rad der Vorderachse so angesteuert, daß sich dieses drehen kann. Das Drucksteuerventil 6 für das linke Rad der Vorderachse wird so angesteuert, daß dieses abgebremst wird. Hierzu wird über das betreffende Drucksteuerventil durch Variation von Pulsanzahl und Länge der Druckluftstöße seines hier nicht gezeigten Einlaßmagneten ein Druck in den Bremszylinder 7 eingesteuert. Dabei kommt ein Druckschätzungsalgorithmus des ABS zum Einsatz, so daß eine gewünschte Bremsung erfolgen kann, ohne daß der Druck in der Verbindungsleitung zwischen Drucksteuerventil 6 und Bremszylinder 7 gemessen werden muß. Wenn während eines ESP-Eingriffs der Fahrer bremst, so wird dies über den ersten Drucksensor 18 erfaßt und der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck gemessen. Dieser gemessene Brems- oder Anforderungsdruck wird bei der Bremsung der Räder der Vorderachse 3 mit Hilfe der Drucksteuerventile 6 so berücksichtigt, daß der Bremsdruck zu dem gemäß dem ESP-Eingriff erforderlichen Druck hinzuaddiert und an den betreffenden Bremszylinder weitergegeben wird (hier auf den linken Bremszylinder). Ohne momentanen ESP-Eingriff (hier an dem rechten Bremszylinder) erfolgt die Druckeinsteuerung nur gemäß dem Bremsdruck. Ohne irgendeinen ESP-Eingriff erfolgt die Druckeinsteuerung bei einer Fahrerbremsung auf konventionelle Art durch das Wechselventil 14. Das Wechselventil 14 schaltet nach dem Prinzip einer Maximumauswahl zwischen dem "ESP-Druck" und dem Anforderungsdruck hin- und her.
  • Wenn das erfindungsgemäße Stabilitätssystem vorsieht, die beiden linken Hinterräder zu bremsen, ohne daß hierbei das Bremsventil 8 betätigt wird, wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst wird das ASR-Ventil 9 betätigt, so daß die beiden Drucksteuerventile 6 an den Hinterachsen über das Relay-Valve 11 mit Druckluft aus dem Vorrat beaufschlagt werden. Danach wird das Drucksteuerventil 6 für die rechten Räder der Hinterachsen so angesteuert, daß sich diese drehen können. Das Drucksteuerventil 6 für die linken Räder der Hinterachsen wird so angesteuert, daß diese abgebremst werden. Wenn während eines ESP-Eingriffs der Fahrer bremst, so wird dies über den ersten Drucksensor 18 erfaßt und der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck gemessen. Dieser gemessene Brems- oder Anforderungsdruck wird bei der Bremsung der Räder der Hinterachsen 4, 5 mit Hilfe der Drucksteuerventile 6 so berücksichtigt, daß der Bremsdruck zu dem gemäß dem ESP-Eingriff erforderlichen Druck hinzuaddiert und an den betreffenden Bremszylinder weitergegeben wird (hier auf den linken Bremszylinder). Ohne ESP-Eingriff (hier an dem rechten Bremszylinder) erfolgt die Druckeinsteuerung nur gemäß dem Bremsdruck.
  • Vorteile :
    • vollständige ESP-Funktion möglich
    • kann durch Addition von Standardkomponenten zu einem konventionellen Bremssystem realisiert werden
    • keine neuen Komponenten nötig (Ersatzteilversorgung)
    • verbesserte ABS-Funktion durch Kenntnis des Fahrerwunsches
    • keine Beeinflussung der Achsen des Fahrzeugs und des Anhängers untereinander (durch drei ASR-Ventile vollständig getrennt)
  • Figur 2 zeigt die erfindindungsgemäße Ausgestaltung gemäß einem zweiten Pneumatik-Konzept.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 jedoch kein ASR-Ventil 13 auf.
  • Auch mit dieser Anordnung kann jedes einzelne Rad über die ASR-Ventile 9, 12 und die Drucksteuerventile 6, 17 (ähnlich wie beim ASR) individuell gebremst werden. Der Anhänger wird über das ASR-Ventil einer der beiden Achsen (vorzugsweise über das ASR-Ventil 9 der Hinterachse) und das zusätzliche Drucksteuerventil 17 mit angesteuert. Wenn während eines ESP-Eingriffs der Fahrer bremst, so wird dies über den Drucksensor 18 erfaßt und der angeforderte Druck mit Hilfe der Drucksteuerventile 6, 17 eingestellt. Ohne ESP-Eingriff erfolgt die Druckeinsteuerung bei einer Fahrerbremsung auf konventionelle Art durch die Wechselventile 14, 15 (Maximumauswahl).
    • Vorteile:
    • keine Beeinflussung der Achsen untereinander (durch zwei ASR-Ventile 9, 12 vollständig getrennt)
    • Beeinflussung zwischen Hinterachse und Anhänger grundsätzlich möglich, weil über dasselbe ASR-Ventil 9 angesteuert,
    • Steuerung des Anhängerbremsdruckes über die Kopplung mit einer der beiden Achsen etwas aufwendiger, weil der Effekt der Beeinflussung durch die Drucksteuerventile 6, 17 an den jeweiligen Bremszylindern ausgeglichen wird,
    • vollständige ESP-Funktion möglich
    • kann durch Addition von Standardkomponenten zu einem konventionellen Bremssystem realisiert werden
    • keine neuen Komponenten nötig (Ersatzteilversorgung)
  • Figur 3 zeigt die erfindindungsgemäße Ausgestaltung gemäß einem dritten Pneumatik-Konzept.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 weist das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 jedoch kein ASR-Ventil 12 auf.
  • Auch mit dieser Anordnung kann jedes einzelne Rad über das ASR-Ventil 9 und die Drucksteuerventile 6, 17 (ähnlich wie beim ASR) individuell gebremst werden. Der Anhänger und die Vorderachse werden über das bereits vorhandene ASR-Ventil 9 der Hinterachse (und beim Anhänger das zusätzliche Drucksteuerventil 17) mit angesteuert. Wenn während eines ESP-Eingriffs der Fahrer bremst, so wird dies über den Drucksensor 18 erfaßt und der angeforderte Druck mit Hilfe der Drucksteuerventile 6, 17 eingestellt. Ohne ESP-Eingriff erfolgt die Druckeinsteuerung bei einer Fahrerbremsung auf konventionelle Art durch die Wechselventile 14, 15 (Maximumauswahl).
    • Vorteile:
    • Beeinflussung der Achsen untereinander und Beeinflussung zwischen Hinterachse und Anhänger grundsätzlich möglich, weil über dasselbe ASR-Ventil 9 angesteuert,
    • Steuerung des Anhängerbremsdruckes über die Kopplung mit einer der beiden Achsen etwas aufwendiger, weil der Effekt der Beeinflussung durch Drucksteuerventile 6, 17 an den jeweiligen Bremszylindern ausgeglichen wird,
    • vollständige ESP-Funktion möglich
    • kann durch Addition von Standardkomponenten zu einem konventionellen Bremssystem realisiert werden
    • keine neuen Komponenten nötig (Ersatzteilversorgung)
  • Der Erfindung liegt auch ein einfaches Sensorik-Konzept zugrunde. Zusätzlich zu den bei herkömmlichen ABS/ASR-Systemen verwendeten Sensoren brauchen nur noch wenige zusätzliche Sensoren vorgesehen werden:
    • zwei oder mehr Drucksensoren 18, 19 zur Sensierung des Fahrerbremsdruckes (Vordruck) und mindestens eines Bremsdruckes (an Vorderrädern oder Hinterrädern oder hinter dem Drucksteuerventil zum Anhänger)
    • ein Gierratensensor (Yawrate-Sensor),
    • ein Querbeschleunigungssensor und/oder
    • ein Lenk(rad)winkelsensor 10.
  • Bereits mit dieser einfachen Sensorik kann eine vollständige ESP-Funktion dargestellt werden.
  • Vorteile:
    • vollständige ESP-Funktion möglich
    • verbesserte ABS-Funktion durch Kenntnis des Fahrerwunsches
    • sehr gute Überwachungsmöglichkeiten (Drucksensor kann bei jeder Bremsung überprüft werden)
  • Gemäß der Erfindung kann der im Einzelfall aufwendig einzubauende Lenkwinkelsensor 10 auch weggelassen werden. Auf die Funktion zur Vermeidung des Umkippens hat der fehlende Lenkwinkelsensor keine so großen Auswirkungen. Auch können Stabilisierungseingriffe gegen Einknicken weiterhin durchgeführt werden, indem der Schwimmwinkel bzw. die Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs stärker in die Regelung mit einbezogen wird. Bei diesem Konzept besteht nicht - wie bei einer reinen ROP-Funktion - die Gefahr, daß bei einem ROP-Bremseingriff das Fahrzeug aufgrund dieses Eingriffs einknickt und die Situation deshalb mit ROP verschlechtert werden könnte, da das Einknicken durch entsprechende Stabilisierungseingriffe verhindert wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zentralsteuergerät
    2
    Drezahlfühler
    3
    Vorderachse
    4
    vordere Hinterachse
    5
    hintere Hinterachse
    6
    Drucksteuerventil
    7
    Radbremszylinder
    8
    Bremsventil
    9
    ASR-Ventil
    10
    Lenkwinkelmesser
    11
    Relay-Ventil
    12
    ASR-Ventil
    13
    ASR-Ventil
    14
    Wechselventil
    15
    Wechselventil
    16
    TP-Valve
    17
    erster Drucksensor
    18
    zweiter Drucksensor

Claims (5)

  1. Druckluftbetriebenes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das die folgenden Merkmale aufweist:
    - wenigstens zwei Bremszylinder (7),
    - die Bremszylinder (7) weisen ABS-Drucksteuerventile (6) auf,
    - die ABS-Drucksteuerventile (6) sind jeweils an ein Wechselventil (14) angeschlossen, das einerseits über ein Bremsventil (8) und andererseits über ein ASR-Ventil (9, 12) selektiv mit einem Druckluftvorrat verbindbar ist,
    - ein erster Drucksensor (18) in einer Druckluftleitung vom Bremsventil (8) zum Wechselventil (14; 15) zur Erfassung eines vom Fahrer des Kraftfahrzeugs angeforderten Bremsdrucks,
    - ein Stabilitätssensor, mit dem eine Fahrzeuglage detektierbar ist,
    wobei ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der das ASR-Ventil (9, 12) in Abhängigkeit der Signale des Stabilitätssensors mit einem ESP-Druck beaufschlagbar ist, wobei ein Bremsdruck an dem Bremszylinder (7) aus einer Addition aus dem vom Drucksensor (18) gemessenen Bremsdruck und dem ESP-Druck resultiert.
  2. Druckluftbetriebenes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    - ein TP-Ventil (16),
    - das TP-Ventil (16) ist an ein Wechselventil (15) angeschlossen, das einerseits über ein Bremsventil (8) und andererseits über ein Drucksteuerventil (17) mit einem Druckluftvorrat verbindbar ist,
    - ein zweiter Drucksensor (19) in einer Druckluftleitung vom Wechselventil (15) zum TP-Ventil (16) zur Erfassung eines zum Anhänger aufgebauten Bremsdrucks,
    wobei die Steuereinrichtung das TP-Ventil (16) selektiv in Abhängigkeit der Signale des Stabilitätssensors mit ESP-Druck so beaufschlagt, daß der Bremsdruck zum TP-Ventil (16) aus einer Addition aus dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck und dem ESP-Druck resultiert.
  3. Kraftfahrzeug mit einem druckluftbetriebenem Bremssystem, das die folgenden Merkmale aufweist:
    - wenigstens zwei Bremszylinder (7),
    - die Bremszylinder (7) weisen ABS-Drucksteuerventile (6) auf,
    - die ABS-Drucksteuerventile (6) sind jeweils an ein Wechselventil (14) angeschlossen, das einerseits über ein Bremsventil (8) und andererseits über ein ASR-Ventil (9, 12) selektiv mit einem Druckluftvorrat verbindbar ist,
    - ein erster Drucksensor (18) in einer Druckluftleitung vom Bremsventil (8) zum Wechselventil (14; 15) zur Erfassung eines vom Fahrer angeforderten Bremsdrucks,
    - ein Stabilitätssensor, mit dem eine Fahrzeuglage detektierbar ist,
    wobei ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der das ASR-Ventil (9, 12) in Abhängigkeit der Signale des Stabilitätssensors mit einem zur Stabilisierung bestimmten ESP-Druck beaufschlagbar ist, wobei ein Bremsdruck an dem Bremszylinder (7) aus einer Addition aus dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck und dem ESP-Druck resultiert.
  4. Kraftfahrzeug mit einem druckluftbetriebenem Bremssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    - ein TP-Ventil (16),
    - das TP-Ventil (16) ist an ein Wechselventil (15) angeschlossen, das einerseits über ein Bremsventil (8) und andererseits über ein Drucksteuerventil (17) mit einem Druckluftvorrat verbindbar ist,
    - ein zweiter Drucksensor (19) in einer Druckluftleitung vom Wechselventil (15) zum TP-Ventil (16) zur Erfassung eines zum Anhänger aufgebauten Bremsdrucks,
    wobei die Steuereinrichtung das TP-Ventil (16) selektiv in Abhängigkeit der Signale des Stabilitätssensors mit einem zur Stabilisierung bestimmten ESP-Druck beaufschlagt, wobei der Bremsdruck zum TP-Ventil (16) aus einer Addition aus dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck und dem ESP-Druck resultiert.
  5. Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 3 oder 4, das die folgenden Schritte aufweist:
    - Detektieren einer Fahrzeuglage, bei der ein ausgewählter erster Bremszylinder (7) automatisch mit Druckluft zu betätigen ist, während ein zweiter Bremszylinder (7) nicht mit Druckluft beaufschlagt zu halten ist,
    - Betätigen des ASR-Ventils (9), so daß die beiden ABS-Drucksteuerventile (6) von erstem Bremszylinder (7) und zweitem Bremszylinder (7) mit Druckluft aus dem Vorrat beaufschlagt werden,
    - Ansteuern des ABS-Drucksteuerventils (6) für den zu betätigenden Bremszylinder (7) so, daß dieser mit Druckluft beaufschlagt wird,
    - Ansteuern des ABS-Drucksteuerventils (6) für den zu betätigenden Bremszylinder (7) so, daß dieser nicht mit Druckluft beaufschlagt gehalten wird.
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